4.FUNDAMENTOS DE LECTURA Y ESCRITURA DE LA MEMORIA FLASH

Los fundamentos de lectura y escritura en memoria flash se refieren a los principios electrónicos y lógicos que permiten almacenar, recuperar y modificar datos en este tipo de memoria no volátil. La memoria flash funciona mediante el uso de transistores de compuerta flotante, que almacenan cargas eléctricas para representar los datos en forma de bits (1 o 0).

La lectura consiste en detectar el estado de carga eléctrica en cada celda de memoria, mientras que la escritura implica aplicar voltajes específicos para cargar o descargar esa celda. Antes de escribir nuevos datos, es necesario borrar el bloque de memoria, ya que las celdas solo pueden cambiar de estado de una manera controlada.

4.1 PROCESOS DE LECTURA DE DATOS

La lectura de datos en una SSD se basa en el acceso a celdas de memoria flash NAND, donde los datos están almacenados como cargas eléctricas. A diferencia de un disco duro (HDD), que necesita mover cabezales físicos para leer la información, la SSD accede electrónicamente a los datos, lo que permite una velocidad mucho mayor y sin partes móviles.

El proceso de lectura en una SSD sigue estos pasos:

Paso 1: Localización del dato

• El controlador SSD identifica en qué bloque, página y celda se encuentra el dato solicitado.

• Usa su sistema de mapas de memoria (tabla de asignación de direcciones lógicas a físicas).

Paso 2: Aplicación de voltaje de lectura

• Se aplica un voltaje de prueba al transistor de compuerta flotante de la celda.

• Este voltaje permite medir si hay o no carga eléctrica almacenada.

Paso 3: Detección del nivel de carga

• Si la celda tiene carga o no, el controlador lo interpreta como 1 o 0.

• En celdas MLC, TLC o QLC, hay múltiples niveles de carga para representar 2, 3 o 4 bits por celda, lo cual requiere una lectura más precisa.

Paso 4: Envío del dato

• El dato leído se transfiere a la memoria caché o DRAM (si la tiene) y de allí al procesador o sistema operativo.

4.2 PROCESOS DE ESCRITURA DE DATOS 

La escritura de datos en una unidad SSD es el proceso mediante el cual se graban nuevos datos en las celdas de memoria flash. A diferencia de los discos duros mecánicos, donde los datos se escriben magnéticamente, las SSD almacenan los datos cambiando los niveles de voltaje en transistores llamados celdas de compuerta flotante.

Fundamentos básicos

Las SSD utilizan memoria flash NAND, donde los datos no se escriben directamente en celdas individuales, sino en páginas, que a su vez están agrupadas en bloques. Sin embargo, para escribir datos en una página, primero debe borrarse todo el bloque al que pertenece.

Pasos del proceso de escritura

Paso 1: Identificación de espacio libre

• El controlador de la SSD busca una página vacía en un bloque para grabar los nuevos datos.

• Si no hay páginas vacías disponibles, se activa el proceso de recolección de basura (garbage collection).

Paso 2: Comprobación y borrado del bloque

• Si se necesita sobreescribir un bloque usado, primero hay que borrarlo completamente antes de escribir nuevos datos.

• Esto se hace aplicando una carga eléctrica que elimina todas las celdas del bloque.

Paso 3: Escritura de los datos

• Se aplican niveles de voltaje precisos a cada celda para almacenar los bits (0 y 1).

• En celdas MLC, TLC o QLC, se almacenan múltiples bits por celda, lo que exige una mayor precisión en la aplicación del voltaje.

Paso 4: Actualización del mapa lógico

• El controlador actualiza la tabla de asignación lógica-física, para que el sistema sepa dónde están ubicados los nuevos datos.